专利名称：一种氧化锌薄膜晶体管的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化锌薄膜晶体管的制造方法，属于平板显示领域。
背景技术：
目前，OLED平板显示已经开始快速成熟。今年，除索尼表示将大规模研发和生产 OLED电视之外，韩国电子业界领军企业——三星电子和LG电子也于今年11月同时发布消息，将在明年年初的国际消费电子展览会(CEQ上推出55英寸有机发光二极管(OLED)电视。业界普遍认为，此举将提前拉开OLED电视市场竞争的序幕。而在有源驱动OLED显示面板方面，以氧化锌及其掺杂半导体材料作为有源区的薄膜晶体管在各个主要性能方面都明显优于传统的非晶硅薄膜晶体管和多晶硅薄膜晶体管一、氧化锌及其掺杂半导体材料薄膜晶体管具有高迁移率以适应OLED显示模式、快速超大屏幕液晶显示模式和3D显示模式等诸多模式；二、氧化锌及其掺杂半导体材料薄膜晶体管是非晶材料，具有良好一致的电学特性；三、氧化锌及其掺杂半导体材料薄膜晶体管兼容于现在的平板显示技术，能够适用大的玻璃衬底(低温工艺)；四、氧化锌及其掺杂半导体材料薄膜晶体管比非晶硅薄膜晶体管和有机薄膜晶体管更加稳定；五、氧化锌及其掺杂半导体材料薄膜晶体管还具有其他优势，比如当尺寸减小时没有短沟道效应，也没有类似与单晶硅的kink效应。目前，如何高效地制备氧化锌薄膜晶体管是本领域的热点和难点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧化锌薄膜晶体管的制备方法，可有效地提高氧化锌薄膜晶体管器件的性能。本发明提供的氧化锌薄膜晶体管，形成于玻璃衬底之上，包括一半导体缓冲层，一源区和一漏区，一半导体导电沟道区，一栅绝缘介质层，一栅电极，所述半导体缓冲层位于玻璃或者塑料衬底之上，所述源漏电极位于半导体缓冲层之上并与沟道区相交叠，所述半导体导电沟道层位于半导体缓冲层及小部分源漏电极之上，所述栅绝缘介质层位于半导体导电沟道层之上，所述栅电极层位于栅绝缘介质层之上。本发明提供的氧化锌薄膜晶体管制备方法包括以下步骤1)首先在玻璃衬底上生长一层半导体缓冲层；2)在半导体缓冲层上生长一层透明导电薄膜，然后光刻和刻蚀形成源漏电极；3)甩一层光刻胶，在源漏电极之间包含部分源漏电极的区域内无光刻胶，其余区域被光刻胶覆盖，然后显影，未被光刻胶覆盖的区域为未来的沟道区；4)溅射生长一层氧化锌及其掺杂的半导体材料层作为半导体导电沟道层；5)在半导体材料层之上生长一层二氧化硅、氮化硅或者高介电常数绝缘材料介质层或者其叠层组合作为栅介质层；6)在栅介质层之上生长一层透明导电薄膜作为栅电极层；
7)剥离工艺去除生长在光刻胶之上的半导体材料层、栅介质层和栅电极层这三层
叠层；8)生长一层钝化介质层，光刻和刻蚀形成栅、源和漏的引出孔；9)生长一层金属薄膜，光刻和刻蚀形成金属电极和互连。上述方法，步骤1)所生长的氧化物半导体层缓冲层，采用氧化锌及其掺杂半导体材料形成。所述的制作方法，步骤2)所生长的导电薄膜，可由透明导电材料ITO等形成。所述的制作方法，步骤4)所生长的氧化物半导体层，采用氧化锌及其掺杂半导体材料形成。所述的制作方法，步骤幻所生长的栅绝缘介质层，由氧化铝、二氧化硅、氮化硅或者高介电常数绝缘材料形成。所述的制作方法，步骤6)所生长的导电薄膜，可由透明导电材料形成。本发明的有益效果本发明首先利用半导体缓冲层来增加源漏电极与沟道材料的接触面积，减小源漏接触电阻，然后采用剥离工艺将连续生长的沟道层、栅介质层和栅电极层一起剥离。本发明简化了制造流程，有效减小了源漏端接触电阻，而且关键的沟道层、栅介质层和栅电极层这三层的生长过程完全没有脱离真空环境。本发明优化了器件特性，提高了效率以及成品率。
图1为本发明具体实施例所描述的氧化锌薄膜晶体管的剖面结构示意图；图2为本发明具体实施例所描述的氧化锌薄膜晶体管的俯视结构示；图3(a) (f)依次示出了本发明的薄膜晶体管一个制作方法的主要工艺步骤，其中图3(b)示意了岛状半导体缓冲层形成的工艺步骤；图3(c)示意了源漏电极形成的工艺步骤；图3 (d)示意了甩胶光刻的工艺步骤；图3(e)示意了半导体导电沟道层、栅绝缘介质层和栅电极层生长的工艺步骤；图3(f)示意了剥离工艺。
具体实施例方式下面通过实例对本发明做进一步说明。本发明氧化锌薄膜晶体管形成于玻璃衬底1上，如图1和图2所示。该薄膜晶体管包括一半导体缓冲层，2，一源、漏电极3，一半导体导电沟道层4，一栅绝缘介质层5，一栅电极6。所述源漏电极3位于玻璃衬底2之上，所述半导体导电沟道层4位于源漏电极3和玻璃衬底1之上，栅介质5位于所述半导体导电沟道层4之上，所述栅电极电极6位于栅介质5之上。所述薄膜晶体管的制作方法的一具体实例由图3(a)至图3(f)所示，包括以下步骤如图3(a)所示，衬底选用透明玻璃基板1。
如图3 (b)所示，在玻璃基板1上磁控溅射生长一层50 100纳米厚的半导体氧化锌缓冲层，然后光刻和刻蚀形成岛状的半导体缓冲层2，再进行退火(温度在150°C -300°C 之间)处理。如图3(c)所示，在玻璃或者塑料基板1上磁控溅射生长一层50 100纳米厚的 ITO等透明导电薄膜或者金属Al，Cr, Mo，然后光刻和刻蚀形成源漏电极3。如图3(d)所示，光刻显影，除沟道区之外被光刻胶7所保护；如图3(e)所示，用射频磁控溅射淀积一层50 500纳米厚的半导体氧化锌薄膜层4 ；用射频磁控溅射淀积一层50 500纳米厚的栅介质层5 ；用射频磁控溅射淀积一层 50 500纳米厚的ITO等透明导电薄膜或者金属Al，Cr, Mo栅电极层6。如图3 (f)所示，剥离生成氧化锌薄膜晶体管。随后按照标准工艺生长一层钝化介质层，光刻和刻蚀形成栅、源和漏的引出孔，再生长一层Al或者透明的导电薄膜材料，光刻和刻蚀形成电极和互连。最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
权利要求
1.一种氧化锌薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤1)在玻璃衬底上生长一层半导体缓冲层；2)在半导体缓冲层上生长一层透明导电薄膜，然后光刻和刻蚀形成源、漏电极；3)甩一层光刻胶，在源、漏电极之间，且包含部分源漏电极的区域内无光刻胶，其余区域被光刻胶覆盖，然后显影，未被光刻胶覆盖的区域为未来的沟道区；4)溅射生长一层氧化锌及其掺杂的半导体材料层作为半导体导电沟道层；5)在半导体材料层之上生长一层二氧化硅、氮化硅、高介电常数绝缘材料介质层或它们的叠层组合作为栅介质层；6)在栅介质层之上生长一层透明导电薄膜作为栅电极层；7)剥离工艺去除生长在光刻胶之上的半导体材料层、栅介质层和栅电极层；8)生长一层钝化介质层，光刻、刻蚀形成栅、源和漏的引出孔；9)生长一层金属薄膜，光刻和刻蚀形成金属电极和互连。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)所生长的半导体缓冲层为氧化锌及其掺杂半导体材料。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)和步骤7)所生长的导电薄膜是透明导电材料ITO或金属Al、Cr、Mo。
全文摘要
本发明公开了一种氧化锌薄膜晶体管的制备方法，该方法首先利用半导体缓冲层来增加源、漏电极与沟道材料的接触面积，减小源漏接触电阻，然后采用剥离工艺将连续生长的沟道层、栅介质层和栅电极层一起剥离。本发明简化了制造流程，有效减小了源漏端接触电阻，而且关键的沟道层、栅介质层和栅电极层这三层的生长过程完全没有脱离真空环境。本发明提高了器件特性，优化了效率以及成品率。
文档编号H01L29/786GK102544108SQ20121000832
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者任奕成, 刘晓彦, 康晋锋, 张盛东, 王亮亮, 王漪, 王薇, 蔡剑, 韩德栋 申请人:北京大学